半导体装置的制作方法

1.本申请涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种半导体装置。


背景技术：

2.在半导体器件的生产制造中，需要对半导体元件，例如晶圆，进行多道复杂的处理工艺，采用多层沉积、光刻等方法在半导体元件的表面形成图形化的薄膜，然后构成各种电学元器件以及电路结构等。
3.在半导体元件的每一道制造工艺中，随着半导体装置自身不断地的运转、老化，不可避免地会产生一些尘粒等污染物落在半导体元件上。这些尘粒等污染物将严重影响半导体元件的品质，为此，需要严格控制半导体元件加工过程中的环境洁净度。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本申请实施例期望提供一种半导体装置，以降低半导体元件的表面污染。
5.为达到上述目的，本申请实施例提供一种半导体装置，包括：
6.壳体，形成有隔离腔体、以及连通所述隔离腔体的进风口和出风口；
7.承载平台，位于所述隔离腔体内，用于放置半导体元件；以及
8.气源组件，位于所述隔离腔体的外部，分别与所述进风口和所述出风口连通，以向所述隔离腔体内输送洁净气流；
9.所述洁净气流能够在所述半导体元件的表面形成隔离气流，以防止所述隔离腔体内的尘粒落在所述半导体元件上。
10.进一步地，所述半导体装置还包括导流体，用于引导所述洁净气流在所述半导体元件的表面形成隔离气流。
11.进一步地，所述承载平台包括转动连接的旋转平台和平移平台，所述半导体元件放置在所述旋转平台上，所述导流体设置在所述平移平台上。
12.进一步地，所述导流体上形成有导流面，由所述承载平台的边缘到中心的方向，所述导流面的高度逐渐增加。
13.进一步地，所述导流面相对于所述半导体元件的平面的倾斜角度为α，15
°
≤α≤60
°
。
14.进一步地，所述气源组件包括第一气源组件和第二气源组件，所述第一气源组件向所述隔离腔体内输送第一洁净气流，所述第二气源组件向所述隔离腔体内输送第二洁净气流，所述第一洁净气流的强度大于所述第二洁净气流的强度；
15.所述进风口包括第一进风口和第二进风口，所述出风口包括第一出风口和第二出风口，所述第一进风口和第一出风口形成在所述隔离腔体沿平行于所述半导体元件的表面方向的两侧，所述第二进风口和所述第二出风口形成在所述隔离腔体沿垂直于所述半导体元件的表面方向的两侧；
16.所述第一洁净气流经过所述第一进风口流入所述隔离腔体内，在所述半导体元件的表面形成所述隔离气流，所述第二洁净气流经过所述第二进风口流入所述隔离腔体内。
17.进一步地，所述第一气源组件包括鼓风机和排风机，所述鼓风机与所述第一进风口连接，所述排风机与所述第一出风口连接。
18.进一步地，所述导流体设置在所述承载平台靠近所述第一进风口的一侧，以及设置在所述承载平台靠近所述第一出风口的一侧。
19.进一步地，所述半导体装置还包括进风导流组件和出风导流组件，所述进风导流组件上形成有导流进风口，所述出风导流组件上形成有导流出风口；
20.所述洁净气流经所述进风口进入所述隔离腔体内后，又经所述导流进风口在所述半导体元件的表面形成所述隔离气流，并经所述导流出风口和所述出风口流出所述隔离腔体。
21.进一步地，所述导流进风口与所述导流出风口为一一对应，且所述导流进风口和所述导流出风口的数量大于或者等于两个；和/或，
22.所述导流进风口和所述导流出风口的形状为线状孔隙。
23.进一步地，所述半导体装置还包括光路组件，用于对所述半导体元件进行光学检测；所述壳体上形成有光路腔体，所述光路组件设置在所述光路腔体内。
24.进一步地，所述光路腔体位于所述隔离腔体的内部或外部。
25.进一步地，所述光路组件上形成有光通道；
26.所述光通道与所述半导体元件的平面垂直设置，和/或所述光通道相对于所述半导体元件的平面倾斜设置。
27.本申请实施例提供的半导体装置，通过引导洁净气流进入隔离腔体后，在半导体元件的表面形成隔离气流，有效地避免了尘粒随洁净气流流向半导体元件的表面，从而有效地降低了半导体元件的表面污染。
附图说明
28.图1为本申请一实施例提供的半导体装置的结构示意图；
29.图2为本申请一实施例提供的导流体与半导体元件的位置关系的示意图；
30.图3为本申请一实施例提供的半导体装置的结构示意图，其中，光路腔体位于隔离腔体内；以及
31.图4本申请一实施例提供的半导体装置的结构示意图，其中，光路腔体位于隔离腔体外。
32.附图标记说明：
33.1、壳体；11、隔离腔体；12、进风口；121、第一进风口；13、出风口；131、第一出风口；14、光路腔体；
34.2、承载平台；
35.3、气源组件；31、第一气源组件；311、鼓风机；312、排风机；32、第二气源组件；4、导流体；41、导流面；5、光路组件；51、光通道；
36.100、半导体元件。
具体实施方式
37.需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合，具体实施方式中的详细描述应理解为本申请宗旨的解释说明，不应视为对本申请的不当限制。
38.本申请的描述中的方位术语仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。需要说明的是，本申请附图1～4中，a表示洁净气流的流向，b表示洁净气流形成的隔离气流的流向。
39.现有技术中，通常采用气源组件等产生的洁净气流对半导体装置进行清洁，以除去半导体装置内的尘粒等污染物。然而，在洁净气流带走部分尘粒等污染物的同时，还有一部分尘粒不可避免地被洁净气流带到半导体元件，如晶圆等的表面上，从而对半导体元件造成一定的污染。
40.有鉴于此，本申请实施例提供一种半导体装置，请参阅图1～图4，半导体装置包括壳体1、承载平台2以及气源组件3。壳体1上形成有隔离腔体11、以及连通隔离腔体11的进风口12和出风口13。承载平台2位于隔离腔体11内，用于放置半导体元件100。气源组件3位于隔离腔体11外部，分别与进风口12和出风口13连通，以向隔离腔体11内输送洁净气流a。洁净气流a能够在半导体元件100的表面形成隔离气流b，以防止隔离腔体11内的尘粒落在半导体元件100上。
41.可以理解的是，气源组件3包括过滤组件等气体净化装置，以保证气源组将向隔离腔体11内输送的洁净气流的洁净性，防止对隔离腔体11内的元器件造成污染。此外，气源组件3还包括风机或者气体发生装置，风机或气体发生装置产生的气流输送到过滤组件内，经过过滤组件的净化获得洁净气流，并输送到隔离腔体11内。可选地，气源组件3可以是ffu(fan filter unit，风机过滤机组)。
42.气源组件3产生的洁净气流a进入隔离腔体11内后，隔离腔体11内的尘粒会随洁净气流a一起流动。通过特定的方式使部分洁净气流a经过相关的引导作用，在半导体元件100的表面形成隔离气流b，该隔离气流b对半导体元件100起到屏障的作用，使得剩余的部分洁净气流a在流向半导体元件100的表面时，由于隔离气流b的存在，原本流向半导体元件100表面的洁净气流a会改变方向。因此洁净气流a无法流向半导体元件100的表面，从而避免了洁净气流a中的尘粒流向半导体元件100的表面，对半导体元件100造成一定污染的现象。同时，隔离气流b的流动会在半导体元件100的表面产生一定的负压，使得原本附着在半导体元件100表面上的一些尘粒随隔离气流b一起流出隔离腔体11，从而对半导体元件100具有一定的清洁作用。
43.本申请实施例提供的半导体装置，通过引导洁净气流a进入隔离腔体11后，在半导体元件100表面形成隔离气流b，有效地降低了尘粒随气源组件3输送的洁净气流a流向半导体元件100表面的风险，从而有效地减少隔离腔体11内的尘粒对半导体元件100产生的污染。
44.在一未示出的实施例中，本申请提供的半导体装置中，进风口12为长条形的孔隙，例如线状孔隙，通过合理控制进风口12的宽度及其相对于半导体元件100的高度，可使洁净气流a经过进风口12后，在半导体元件100的表面形成隔离气流b。有效地防止隔离腔体11内
的尘粒落在半导体元件100的表面。
45.在一优选的实施例中，请参阅图1～图2，本申请提供的半导体装置还包括导流体4，用于引导洁净气流a在半导体元件100的表面形成隔离气流b。此时，洁净气流a经进风口12进入隔离腔体11内后，在导流体14的引导下在半导体元件100的表面形成隔离气流b，然后经出风口13流出隔离腔体11。
46.可以理解的是，导流体4可以是独立的实体，如图2所述，导流体4设置在承载平台2上，或者设置在壳体1上。此外，导流体4也可以与壳体或者承载平台一体成型的结构，比如，在一未示出的实施例中，导流体4形成在壳体1上的进风口12和出风口13处。
47.进一步地，在一未示出的实施例中，本申请提供的半导体装置中，承载平台2包括转动连接的旋转平台和平移平台，半导体元件100放置在旋转平台上，导流体4设置在平移平台上。可以理解的是，在一些应用场景下，比如半导体元件100的光学检测过程中，需要对半导体元件100进行转动和平移，而壳体1上进风口12和出风口13的位置是不变的，此时需要保证半导体元件100在转动或者平移的过程中，洁净气流a总是能够在其表面形成隔离气流b。为此，将导流体4设置在平移平台上，半导体元件100放置在旋转平台上，通过旋转平台相对于平移平台的转动实现半导体元件100的转动，而导流体4不会随半导体元件100的转动而转动，同时，通过平移平台的平移带动半导体元件100平移，且导流体4也随着平移平台一起平移。如此，导流体4能够随着半导体元件100的平移而平移，但不会随半导体元件100的转动而一起转动，从而保证了导流体4相对于进风口12、出风口13以及半导体元件100的位置关系，使得洁净气流a在导流体4的导流作用下，总能在半导体元件100的表面形成隔离气流b。
48.在一实施例中，请参阅图2，本申请提供的半导体装置中，导流体4上形成有导流面41，由承载平台2的边缘到中心的方向，导流面41的高度逐渐增加。也就是说，从承载平台2的边缘到中心的方向，导流面41逐渐倾斜向上，从而洁净气流a在流过导流体4时，由于导流面41的导流作用，沿导流面41的方向由下往上走，从半导体元件100的上表面经过后流向出风口13。特别是对于出风口13处设置有排风机312等负压装置时，洁净气路经过半导体元件100上表面后，由于排风机312的作用，经半导体元件100靠近出风口13一侧的导流体4的导流作用，沿导流面41将隔离气流b由上往下导流到出风口13处。此时，半导体元件100表面形成上凸的弧形隔离气流b，更有利于将尘粒等污染物隔离在半导体元件100表面的外部，同时有利于半导体元件100表面的尘粒随隔离气流b一起流出隔离腔体11。
49.可以理解的是，导流体4可以是一个连续体，从而导流面41也是一个连续面，导流体4可以环绕半导体元件100设置，也可以设置在半导体元件100分别靠近进风口12和出风口13的两侧。此外，导流体4也可以是间隔设置，从而导流面41也间隔设置，通过合理设置导流体4之间的距离，可以有效地保证尘粒不会流向半导体元件100的表面。
50.需要说明的是，洁净气流a经过不同形状的导流面41的导流作用后，在半导体元件100表面形成的隔离气流b的形状是不一样的。为了能够在半导体元件100的表面形成隔离气流b，导流体4以及导流面41的形状还可以是其它形式，并不限于上一实施例中的导流面41的形状。比如在一些实施例中，导流面41可以是外凸的弧形，其可以是形成在导流体4的一表面上，此时导流体4可以是片体或者块体。此外，导流面41还可以是形成在导流体4上的缝隙，此时导流体4为片体，缝隙形成在导流体4的厚度方向上。洁净气流a经导流体4上的缝
隙后在半导体元件100的表面形成隔离气流b，合理设计缝隙的形状，可以有效地控制隔离气流b的形状。
51.进一步地，在一实施例中，本申请提供的半导体装置中，导流面41相对于半导体元件100的平面的倾斜角度为α，15
°
≤α≤60
°
，比如，α为15
°
、20
°
、30
°
、40
°
、45
°
、50
°
或者60
°
等。可以理解的是，影响隔离气流b的形状的因素有很多，比如洁净气流a的流速、导流体4的高度、导流面41的形状以及导流面41的倾斜角度等，而在其它条件相同的情况下，导流面41的倾斜角度越大，洁净气流a形成的隔离气流b向上凸起的程度也越大。通过合理配置洁净气流a的流速、导流体4的高度、导流面41的形状以及导流面41的倾斜角度等参数，可以有效地保证形成在半导体元件100表面的隔离气流b稳定、可靠。
52.在一实施例中，本申请提供的气源组件3包括第一气源组件31和第二气源组件32，第一气源组件31向隔离腔体11内输送第一洁净气流，第二气源组件32向隔离腔体11内输送第二洁净气流，第一洁净气流的强度大于第二洁净气流的强度。
53.进风口12包括第一进风口121和第二进风口(图未示出)，出风口13包括第一出风口131和第二出风口(图未示出)，第一进风口121和第一出风口131形成在隔离腔体11沿平行于半导体元件100的表面方向的两侧，第二进风口和第二出风口形成在隔离腔体11沿垂直于半导体元件100的表面方向的两侧。第一洁净气流经过第一进风口121流入隔离腔体11内，在半导体元件100的表面形成隔离气流b，第二洁净气流经过第二进风口流入隔离腔体11内。
54.可以理解的是，在不同的应用场景下，半导体元件100的放置方向不尽相同，比如其可以水平放置，也可以竖直放置，无论半导体元件100如何放置，通过将第一进风口121和第一出风口131设置在隔离腔体11沿平行于半导体元件100表面方向的两侧，更有利于第一洁净气流在半导体元件100的表面形成隔离气流b。而由于第二进风口和第二出风口形成在隔离腔体11沿垂直于半导体元件100表面方向的两侧，因此第二洁净气流流入隔离腔体11内的方向与第一洁净气流流入隔离腔体11的方向相互垂直，通过设置第一洁净气流的强度大于第二洁净气流的强度，从而在第二洁净气流垂直流向半导体元件100的表面时，由于第一洁净气流在半导体元件100的表面形成隔离气流b的强度大于第二洁净气流的强度，因此第二洁净气流不会击穿隔离气流b而流向半导体元件100的表面，而是在隔离气流b的阻挡下改变其流向，从而偏离了垂直于半导体元件100表面的方向，避免了第二洁净气流中的尘粒流向半导体元件100的表面。
55.需要说明的是，第二洁净气流的流入方向虽然垂直于半导体元件100的表面，但是进入隔离腔体11内后，受其内的各种设备的导流作用，第二洁净气流会出现分流，部分气流会演变成平行于或者倾斜与半导体元件100的表面，甚至部分第二洁净气流会最终经过导流体4的导流作用演变成半导体元件100表面的隔离气流b，在垂直于半导体元件100表面方向的第二洁净气流都无法流向半导体元件100表面的前提下，其它方向的第二洁净气流也不会流向半导体元件100的表面。因此第二洁净气流和第一洁净气流在带走隔离腔体11内的尘粒，并经第二出风口和第一出风口131流出壳体1的同时，还降低了尘粒落在半导体元件100的表面，对半导体元件100造成污染的风险。
56.进一步地，在一实施例中，请参阅图1、图3和图4，本申请提供的半导体装置中，第一气源组件31包括鼓风机311和排风机312。鼓风机311与第一进风口121连接，排风机312与
第一出风口131连接。具体地，鼓风机311经第一进风口121向隔离腔体11内输送第一洁净气流，排风机312经第一出风口131将第一洁净气流排出隔离腔体11。通过设置鼓风机311和排风机312，不仅可以灵活地控制第一洁净气流的流速、风压，进而控制第一洁净气流的强度，还可以通过鼓风机311吹出的第一洁净气流流向导流体4，同时通过排风机312将第一洁净气流经导流体4吸走，在一吹一吸的过程中，更有利于第一洁净气流在半导体元件100表面形成隔离气流，且可以更好地控制第一洁净气流的流线，比如为弧形或者伞形等形状，以在半导体元件100的表面形成稳定、有效的隔离气流b。
57.可以理解的是，第一气源组件31的组成并不限于鼓风机311和排风机312，还可以是其它能够分别形成正压和负压的其它风机或者空压机等。
58.在一实施例中，本申请提供的半导体装置中，导流体4设置在承载平台2靠近第一进风口121的一侧，以及设置在承载平台2靠近第一出风口131的一侧。可以理解的是，在一些场景下，半导体元件100在半导体设备内是需要旋转或者平移的，通过设置导流体4在承载平台2靠近第一进风口121的一侧以及靠近第一出风口131的一侧，保证半导体元件100在旋转或者平移的过程中，其与第一进风口121以及其与第一出风口131之间总是有导流体4的存在，以在其表面形成稳定的隔离气流b。
59.可以理解的是，当承载平台2包括旋转平台和平移平台的情况下，导流体4应当设置在平移平台上，以保证导流体4与第一进风口121、第一出风口131以及半导体元件100的位置关系，从而使得第一洁净气流在半导体元件100的表面产生稳定的隔离气流b。
60.在一可选的实施例中，本申请提供的半导体装置中，导流体4设置在半导体元件100的四周。此时，无论半导体元件100如何旋转和平移，第一洁净气流都能够在半导体元件100的表面形成隔离气流b。此时，当承载平台2包括旋转平台和平移平台时，导流体4可以设置在旋转平台上，也可以设置在平移平台上。
61.在一未示出的实施例中，本申请提供的半导体装置中还包括进风导流组件和出风导流组件，进风导流组件上行形成有导流进风口，出风导流组件上形成有导流出风口。洁净气流经进风口12进入隔离腔体11内后，又经导流进风口在半导体元件100的表面形成隔离气流b，并经导流出风口和出风口13流出隔离腔体11。洁净气流经进风口12进入隔离腔体11内后，经过进风导流组件的导流作用，形成特定流向的气流，从而更有利于洁净气流a在经过导流体4的导流作用后，在半导体元件100的表面形成稳定的隔离气流b。而通过设置出风导流组件，可控制隔离气流经半导体元件100的表面后的流向，进一步提高了半导体元件100表面隔离气流b的稳定性。
62.可以理解的是，当气源组件3包括第一气源组件31和第二气源组件32，进风口12包括第一进风口121和第二进风口，出风口13包括第一出风口131和第二出风口的情况下，进风导流组件应设置在第一进风口121与导流体4之间，出风导流组件设置在第一出风口131与导流体4之间。优选地，当承载平台2包括转动平台和平移平台时，出风导流组件和进风导流组件设置在平移平台上。
63.进一步地，在一实施例中，本申请提供的半导体装置中，导流进风口与导流出风口对应设置，且导流进风口和导流出风口的数量大于或者等于两个。通过设置导流进风口和导流出风口对应设置，便于洁净气流a在半导体元件100的表面形成流向稳定、有序的隔离气流b，而通过设置导流进风口和导流出风口的数量大于或者等于两个，便于洁净气流a形
成多股隔离气流b，有利于提高隔离气流b的稳定性和可靠性。
64.在一可选的实施例中，本申请提供的半导体设备中，导流进风口和导流出风口的形状均为线状孔隙。可以理解的是，通过设置导流进风口和导流出风口均为线状孔隙，更有利于洁净气流a流经导流体4后，在半导体元件100的表面形成稳定的隔离气流b。线状孔隙可以是一长条，也可以是分隔的多段。
65.在一实施例中，请参阅,图3和图4，本申请提供的半导体装置还包括光路组件5，用于对半导体元件100进行光学检测。壳体1上形成有光路腔体14，光路组件5设置在光路腔体14内。在一些应用场景下，往往需要光路组件5对半导体元件100如晶圆，进行光学检测，以检测半导体元件100的表面形貌、缺陷、数量或者尺寸等信息。而光路组件5对环境洁净度也有一定的要求，其中的任何尘粒都可能对检测结果产生很大的影响。通过在壳体1内设置光路腔体14，将光路组件5设置在光路腔体14内，防止隔离腔体11内的尘粒进入光路组件5内，进而影响光路组件5的检测结果的准确性。
66.进一步地，在一实施例中，请参阅图3和图4，本申请提供的半导体装置中，光路腔体14位于隔离腔体11的内部或者外部。
67.在一实施例中，请参阅图1、图3和图4，本申请提供的半导体装置中，光路组件5上形成有光通道51，作为光路组件5中检测光的传递通道。
68.请参阅图1、图3和图4，在一实施例中，本申请提供的半导体装置中，光通道51与半导体元件100的平面垂直设置。在另一些实施例中，光通道51与半导体元件100的平面倾斜设置，比如光通道51与半导体元件100的平面呈45
°
夹角。而在一些实施例中，既有与半导体元件100的平面垂直设置的光通道51，又有与半导体元件100的平面倾斜设置的光通道51。可以理解的是，光通道51与半导体元件100的平面的不同夹角，可以用于检测半导体元件100的不同参数。比如，当光通道51与半导体元件100的平面垂直设置时，可以用来检测半导体元件100的表面形貌或者表面缺陷等，而当光通道51与半导体元件100的平面倾斜设置时，可以测量半导体元件100的宽度等。在具体应用上，可以根据具体的应用场景以及实际需要合理设置光通道51与半导体元件100表面的位置关系。
69.本申请提供的各个实施例/实施方式在不产生矛盾的情况下可以相互组合。
70.以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。